高精度卫星授时系统的重要性

中国人自古就对精确可靠的时间有着重要的依赖，现在随着技术的发展，为了满足高精度授时要求，北斗授时系统和卫星时钟应用的也越来越广泛。尤其是北斗卫星授时系统在航天发射，导航定位以及交通和电力系统，军工等领域均有重要作用。本文将从多个角度进行阐述。

关键词：授时系统 北斗授时系统   卫星时钟

授时技术是实现不同平台、不同系统以及不同用户终端之间时频统一的重要手段。就算是高精度的守时时钟组也会因为环境和自身老化等原因导致时间漂移，需要定期或者不定期的与时频基准实验室进行比对（中国的国家授时中心NTSC，美国标准局NIST等）。授时系统负责将标准时频信号发播给用户，用户接收到标准信号之后再对本地的时间信号进行较准，因此就需要保证发播过程中尽量减小传递误差。

人们日常生活中了解较多的是北斗卫星的定位和导航功能，而高精度授时对于导航和定位而言，是最基础的。GPS导航的基本原理是通过用户终端实时与卫星终端进行导航电文的交互，通过定位计算方法，实时的更新用户的位置信息并规划路径指引行进方向。需要利用到时钟记录的时间、电文收发的时间戳信息形成位置信息。因此，高精度的时间同步是实现定位、导航的基础，提高定位、导航精度的最基础、最直接的因素。

要理解授时系统的重要性，理解不同授时技术实现和应用也是很必要的。我们可以进行长波授时，授时精度微秒量级。其中地波是大地传到无线电。天波属电离层反射。地波信号稳定，可靠性较高；天波受天气影响大，授时性较低。短波授时精度大概1-3毫秒，天波的波动受到天气很大影响。低频时码属于长波授时，比较特殊，稳定度相较于长波的天波较好，一般是区域性传输。GPS、北斗等内部时钟，通过电磁波从太空辐射传输，可实现全球覆盖，50-100纳秒，授时精度高、覆盖范围广、使用方便。网络中的多个时间服务器内致的原子钟或者高温晶振，NTP、PTP等方式，也可以实现有线网络传输，我司很多产品就采用该方式。覆盖有线网络节点，精度较高、实现成本低。最后就是光纤传输，属于特殊的网络授时，基于光信号的传输，利用光纤网络进行授时传输。可以达到纳秒甚至皮秒量级，高精度，传输损耗低、隔绝噪声、分布广泛。
   卫星单向授时比较常见，人们平时使用的手机GPS授时导航定位、北斗授时定位，车载GPS授时导航定位，以及能接收军码的军用设施授时定位就是卫星单向法的典型应用。这种方法能够满足大多数中低同步精度要求的用户，应用最为广泛。GNSS接收设备能够单向接收导航卫星所播发的导航电文。导航电文之中包含时间基准信息、导航卫星星历和电文发播时刻等信息。用户至少需要接收来自四颗导航卫星的信号，综合解析这些卫星的报文信息，以此求解三维位置和接收机本地时间四个变量，计算并修正自身时标体系，最终完成本地时定时。

我司北斗NTP网络时间服务器可以接收北斗、GPS双信号，定时精度小于30纳秒，能够输出1PPS脉冲，输出路数一路可以扩展到四路，授时精度在0.5到10毫秒之间，而且内置高精度温补晶振，对时间服务器的状态也能实时监控，可以有效实现高精度的授时，进行时间同步。（以上参数参照SYN2136型具体产品。）

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